JP5159198B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子を備えるデジタルカメラ等の撮像装置において、光学フィルタ等の撮像面近傍に配設された光学部材の表面に付着した異物を除去する技術に関する。

デジタルスチルカメラやビデオカメラに代表される電子撮像装置（以下カメラと称する）は、即時性やパーソナルコンピュータとの親和性の高さから急速に普及している。これらのカメラは被写体像を撮像素子で光電変換して画像データを得るもので、一般的な最小構成としては、撮像素子と撮影光学系と撮像素子の前面に配置されるローパスフィルタ等の光学素子とからなる。

このようなカメラにおいて例えば光学素子に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写りこみ、画像の見栄えが低下してしまう。そのため、光学素子を振動させて付着した異物の除去を図る技術が各種提案されており、近年実用化もされ始めている。特許文献１に記載のカメラでは、撮像素子の前面に透明部を持つ防塵部材を配置し、防塵部材を加振するための加振手段と、撮像素子と防塵部材の間に密閉した空間を構成するための封止構造部を設けている。そして、保持構造部材を用いて防塵部材を封止構造部に向けて押圧固定している。
特開２００３−３４８４０３号公報

しかし、特許文献１に記載のカメラによれば、振動する防塵部材に円環状の保持構造部材を押圧する構成となっているため、保持構造部材によって防塵部材の振動が阻害され、十分な異物除去能力が発揮できない恐れがある。

また、防塵部材を複数の板バネで押える構成とした場合でも、板バネと振動する防塵部材が接触することで異音が発生したり、防塵部材が削れてしまうことが考えられる。また、板バネの端面で反射した光束が撮像素子に入射してしまい、撮影される画像に悪影響を与えることも懸念される。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、板バネなどによって光学部材を付勢したとしても、異音の発生や光学部材の損傷を防ぐとともに、撮影画像への悪影響を与えない撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、前記光学部材を振動させる加振手段と、粘着部材によって前記光学部材に固定される遮光部材と、前記光学部材に直接接触することなく、前記遮光部材に接触して、前記光学部材および前記遮光部材を前記撮像素子の方向に付勢する付勢部材とを有し、前記遮光部材の前記付勢部材が接触する箇所の裏面に、前記粘着部材を配置することを特徴とする。

本発明によれば、付勢部材によって光学部材を付勢したとしても、異音の発生や光学部材の損傷を防ぐとともに、遮光部材が乱反射した光束が撮像素子に入射することを防ぐことができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの主要な電気的構成を示すブロック図である。カメラ本体１に内蔵されたマイクロコンピュータからなる中央処理装置（以下、「ＭＰＵ」と称する）１００は、カメラの動作制御を司るものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。ＭＰＵ１００に内蔵されたＥＥＰＲＯＭ１００ａは、時刻計測回路１０９の計時情報やその他の情報を記憶することができる。

ＭＰＵ１００には、ミラー駆動回路１０１、焦点検出回路１０２、シャッタ駆動回路１０３、映像信号処理回路１０４、スイッチセンス回路１０５、測光回路１０６が接続されている。また、ＬＣＤ駆動回路１０７、バッテリチェック回路１０８、時刻計測回路１０９、電力供給回路１１０、圧電素子駆動回路１１１が接続されている。これらの回路は、ＭＰＵ１００の制御により動作するものである。

ＭＰＵ１００は、撮影レンズユニット２００ａ内のレンズ制御回路２０１とマウント接点２１を介して通信を行う。マウント接点２１は、撮影レンズユニット２００ａが接続されるとＭＰＵ１００へ信号を送信する機能も有する。これにより、レンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１００との間で通信を行い、ＡＦ駆動回路２０２および絞り駆動回路２０３を介して撮影レンズユニット２００ａ内の撮影レンズ２００および絞り２０４の駆動を行う。なお、図１では便宜上１枚の撮影レンズ２００のみを図示しているが、実際は多数のレンズ群によって構成される。

ＡＦ駆動回路２０２は、例えばステッピングモータによって構成され、レンズ制御回路２０１の制御により撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ位置を変化させ、撮像素子３３に撮影光束の焦点を合わせるように調整する。絞り駆動回路２０３は、例えばオートアイリス等によって構成され、レンズ制御回路２０１の制御により絞り２０４を変化させ、光学的な絞り値を得る。

メインミラー６は、図１に示す撮影光軸に対して４５°の角度に保持された状態で、撮影レンズ２００を通過する撮影光束をペンタダハミラー２２へ導くと共に、その一部を透過させてサブミラー３０へ導く。サブミラー３０は、メインミラー６を透過した撮影光束を焦点検出センサユニット３１へ導く。

ミラー駆動回路１０１は、例えばＤＣモータとギヤトレイン等によって構成され、メインミラー６を、ファインダにより被写体像を観察可能とする位置と、撮影光束から待避する位置とに駆動する。メインミラー６が駆動すると、同時にサブミラー３０も、焦点検出センサユニット３１へ撮影光束を導く位置と、撮影光束から待避する位置とに移動する。

焦点検出センサユニット３１は、不図示の結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤからなるラインセンサ等によって構成され、位相差方式の焦点検出を行う。焦点検出センサユニット３１から出力される信号は、焦点検出回路１０２へ供給され、被写体像信号に換算された後、ＭＰＵ１００に送信される。ＭＰＵ１００は、被写体像信号に基づいて位相差検出法による焦点検出演算を行う。そして、デフォーカス量およびデフォーカス方向を求め、これに基づいて、レンズ制御回路２０１およびＡＦ駆動回路２０２を介して撮影レンズ２００内のフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。

ペンタダハミラー２２は、メインミラー６により反射された撮影光束を正立正像に変換反射する。撮影者はファインダ光学系を介してファインダ接眼窓１８から被写体像を観察することができる。ペンタダハミラー２２は、撮影光束の一部を測光センサ２３へも導く。測光回路１０６は、測光センサ２３の出力を得て、観察面上の各エリアの輝度信号に変換し、ＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は、輝度信号に基づいて露出値を算出する。

シャッタユニット（機械フォーカルプレーンシャッタ）３２は、撮影者がファインダにより被写体像を観察している時には、シャッタ先幕が遮光位置にあると共に、シャッタ後幕が露光位置にある。次いで、撮影時には、シャッタ先幕が遮光位置から露光位置へ移動する露光走行を行って被写体からの光を通過させ、撮像素子３３で撮像を行う。所望のシャッタ秒時の経過後、シャッタ後幕が露光位置から遮光位置へ移動する遮光走行を行って撮影を完了する。機械フォーカルプレーンシャッタ３２は、ＭＰＵ１００の指令を受けたシャッタ駆動回路１０３により制御される。

撮像ユニット４００は、光学ローパスフィルタ４１０、圧電部材である圧電素子４３０、撮像素子３３が後述する他の部品と共にユニット化されたものである。撮像素子３３は、被写体像を電気信号に変換するものであり、本実施の形態ではＣＭＯＳセンサが用いて説明するが、ＣＣＤセンサなどを採用してもよい。撮像素子３３の前方に配置された光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。圧電素子４３０は、単板の圧電素子（ピエゾ素子）であり、ＭＰＵ１００の指示を受けた圧電素子駆動回路１１１により加振され、その振動を光学ローパスフィルタ４１０に伝えるように構成されている。

クランプ／ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３４は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、クランプレベルを変更することも可能である。ＡＧＣ（自動利得調整装置）３５は、Ａ／Ｄ変換する前の基本的なアナログ処理を行うものであり、ＡＧＣ基本レベルを変更することも可能である。Ａ／Ｄ変換器３６は、撮像素子３３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。

映像信号処理回路１０４は、デジタル化された画像データに対してガンマ／ニー処理、フィルタ処理、モニタ表示用の情報合成処理等、ハードウエアによる画像処理全般を実行する。この映像信号処理回路１０４からのモニタ表示用の画像データは、カラー液晶駆動回路１１２を介してカラー液晶モニタ１９に表示される。また、映像信号処理回路１０４は、ＭＰＵ１００の指示に従って、メモリコントローラ３８を通じてバッファメモリ３７に画像データを保存することもできる。さらに、映像信号処理回路１０４は、ＪＰＥＧ等の画像データ圧縮処理を行うこともできる。連写撮影等、連続して撮影が行われる場合は、一旦バッファメモリ３７に画像データを格納し、メモリコントローラ３８を通して未処理の画像データを順次読み出すこともできる。これにより、映像信号処理回路１０４は、Ａ／Ｄ変換器３６から入力されてくる画像データの速度に関わらず、画像処理や圧縮処理を順次行うことができる。

メモリコントローラ３８は、外部インタフェース４０から入力される画像データをメモリ３９に記憶し、メモリ３９に記憶されている画像データを外部インタフェース４０から出力する機能を有する。なお、外部インタフェース４０は、後述する図２におけるビデオ信号出力用ジャック１６およびＵＳＢ出力用コネクタ１７が相当する。メモリ３９としては、カメラ本体に着脱可能なフラッシュメモリ等が用いられる。

スイッチセンス回路１０５は、各スイッチの操作状態に応じて入力信号をＭＰＵ１００に送信する。スイッチＳＷ１（７ａ）は、レリーズボタン７の第１ストローク（半押し）によりＯＮする。スイッチＳＷ２（７ｂ）は、レリーズボタン７の第２ストローク（全押し）によりＯＮする。また、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインスイッチ４３、クリーニング指示操作部材４４が接続されている。

ＬＣＤ駆動回路１０７は、ＭＰＵ１００の指示に従って、ＬＣＤ表示パネル９やファインダ内液晶表示装置４１を駆動する。

バッテリチェック回路１０８は、ＭＰＵ１００の指示に従って、バッテリチェックを行い、その検出結果をＭＰＵ１００に送信する。電源４２は、カメラの各要素に対して電源を供給する。

時刻計測回路１０９は、メインスイッチ４３がＯＦＦされて次にＯＮされるまでの時間や日付を計測し、ＭＰＵ１００からの指示に従って、計測結果をＭＰＵ１００に送信する。

図２および図３は、第１の実施形態のデジタル一眼レフカメラの外観を示す図である。具体的には、図２はカメラ被写体側（前面側）より見た斜視図であって、撮影レンズユニットを外した状態を示している。図３は、カメラを撮影者側（背面側）から見た斜視図である。

図２において、１はカメラ本体であり、撮影時に使用者がカメラを安定して握り易いように前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。２はマウント部であり、着脱可能な撮影レンズユニット２００ａをカメラ本体に固定させる。マウント接点２１は、カメラ本体１と撮影レンズユニット２００ａとの間で制御信号、状態信号、データ信号などをやり取りすると共に、撮影レンズユニット側に電力を供給する機能を有する。また、マウント接点２１は電気通信のみならず、光通信などを可能なように構成してもよい。

４は撮影レンズユニット２００ａを取り外す際に押し込むレンズロック解除釦である。５はカメラ筐体内に配置されたミラーボックスで、撮影レンズを通過した撮影光束はここへ導かれる。ミラーボックス５の内部には、メインミラー６が配設されている。メインミラー６は、撮影光束をペンタダハミラー２２の方向へ導くために撮影光軸に対して４５°の角度に保持される状態と、撮像素子３３の方向へ導くために撮影光束から退避した位置に保持される状態とを取り得る。

カメラ上部のグリップ側には、撮影開始の起動スイッチとしてのレリーズボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するためのメイン操作ダイヤル８と、撮影系の動作モード設定ボタン１０が配置されている。これら操作部材の操作結果の一部は、ＬＣＤ表示パネル９に表示される。図１に示したＩ／Ｏ１５０は、主としてこれらの操作部材、表示パネル等とのＩ／Ｏである。

レリーズボタン７は、第１ストローク（半押し）でスイッチＳＷ１がＯＮし、第２ストローク（全押し）でスイッチＳＷ２がＯＮする構成となっている。

また、動作モード設定ボタン１０は、レリーズボタン７の１回の押込みで連写になるか１コマのみの撮影となるかの設定や、セルフ撮影モードの設定などを行うものであり、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示されるようになっている。

カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット１１とフラッシュ取付け用のシュー溝１２とフラッシュ接点１３が配置されており、カメラ上部右寄りには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。

グリップ側とは反対側の側面には、開閉可能な外部端子蓋１５が設けられており、この外部端子蓋１５を開けた内部には、外部インタフェースとしてビデオ信号出力用ジャック１６とＵＳＢ出力用コネクタ１７が納められている。

図３に示すように、カメラ背面の上方には、ファインダ接眼窓１８が設けられている。
また、カメラ背面の中央付近には、画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。

カラー液晶モニタ１９の横には、サブ操作ダイヤル２０が配置されている。サブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担うものである。例えばカメラのＡＥモードでは、自動露出装置により算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。シャッタスピードおよびレンズ絞り値の各々を使用者の意志により設定するマニュアルモードでは、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定するように使用される。また、このサブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示を選択するためにも使用される。

さらに、カメラ背面には、カメラの動作を起動もしくは停止するためのメインスイッチ４３と、クリーニングモードを動作させるためのクリーニング指示操作部材４４とが配置されている。クリーニング指示操作部材４４は、詳しくは後述するが、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物をふるい落とす動作を指示するためのものである。なお、クリーニングモードは、クリーニング指示操作部材４４を用いて任意に動作させることもできるし、メインスイッチ４３をＯＮした際、或いはＯＦＦした際、或いはその両方のタイミングで自動で動作させることもできる。

次に、図４〜１３を参照して、本実施の形態における光学ローパスフィルタ４１０を加振する異物除去構造について説明する。図４は、撮像ユニット４００まわり保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。図５は、撮像ユニット４００の構成を示す分解斜視図である。

図４に示すように、カメラ本体の骨格となる本体シャーシ３００の被写体側には、被写体側から順に、ミラーボックス５、シャッタユニット３２が配設される。また、本体シャーシ３００の撮影者側には、撮像ユニット４００が配設される。撮像ユニット４００は、撮影レンズユニットが取り付けられる基準となるマウント部２の取付面に撮像素子３３の撮像面が所定の距離を空けてかつ平行になるように調整されて固定される。

図５に示すように、光学ローパスフィルタ４１０は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。この光学ローパスフィルタ４１０が本発明でいう光軸上に配設された光学部材に相当するものである。光学ローパスフィルタ４１０は、撮影有効領域の一側方に圧電素子４３０を配置しており、撮影光軸中心に対して直交する方向（カメラ左右方向）は非対称である。なお、圧電素子４３０は、カメラ上下方向の片側に配置しても良いし、上下方向もしくは左右方向の両側に複数枚配置しても良い。また、このようにした光学ローパスフィルタ４１０の表面には、導電性を持たせるための導電コーティングと、反射防止膜などの光学的なコーティングが施されている。

圧電素子４３０は、後述するように１枚の圧電部材上に複数の電極が一体的に形成されており、短冊状の外形を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０の周縁部に、圧電素子４３０の長辺が光学ローパスフィルタ４１０の短辺（側辺）に平行になるように接着される。すなわち、圧電素子４３０は、光学ローパスフィルタ４１０の四辺のうち一辺近傍で平行に接着される。光学ローパスフィルタは、その一辺に平行な複数の腹部および節部が生じるように振動される。具体的な振動の様子については後述する。

４２０は樹脂製又は金属製の光学ローパスフィルタ保持部材であり、光学ローパスフィルタ４１０を保持し、撮像素子保持部材５１０にビス固定される。

４７０は圧電素子４３０に電圧を印加するための圧電素子用フレキシブルプリント基板であり、圧電素子４３０に接着固定される。

４８０は遮光部材であるところの遮光マスクであり、薄い樹脂のシートを枠状に打ち抜いて形成されている。遮光マスク４８０には後述する粘着部材４８０ａが配置されており、光学ローパスフィルタ４１０に対して貼り付けられている。

４９０は導電性両面テープであり、付勢部材４４０によって光学ローパスフィルタ４１０の表面を接地させる。

４４０は付勢部材であり、光学ローパスフィルタ４１０および遮光マスク４８０を撮像素子３３の方向に付勢し、光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。付勢部材４４０はカメラ本体１のグランドに接地されており、導電性両面テープ４９０によって光学ローパスフィルタ４１０の表面（光学的なコーティングが施された面）もカメラ本体１のグランドに接地される。これにより、光学ローパスフィルタ４１０の表面への塵埃等の静電気的な付着を抑制することができる。付勢部材４４０の詳細な構成については後述する。

４５０は断面が略円形の枠状の弾性部材であり、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０とで挟まれて密着保持される。この密着力は、付勢部材４４０の撮像素子３３方向への付勢力により決定される。なお、弾性部材４５０はゴムでもよいし、弾性体であれば、ポロンやプラスチック等の高分子重合体を用いてもよい。

４６０は位相板（偏光解消板）と赤外カットフィルタと光学ローパスフィルタ４１０に対して屈折方向が９０°異なる複屈折板とを貼り合わせた光学部材であり、光学ローパスフィルタ保持部材４２０に接着固定される。

５１０は板状の撮像素子保持部材であり、矩形の開口部を有し、その開口部に撮像素子３３を露出させるように撮像素子３３が固着する。撮像素子保持部材５１０の周囲には、ミラーボックス５に３ヵ所でビス固定するための腕部が設けられている。

５２０は撮像素子３３に撮影光路外からの余計な光が入射することを防ぐためのマスクであり、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とで挟まれて密着保持される。

５３０は左右一対の板バネ状の撮像素子付勢部材であり、撮像素子保持部材５１０にビス固定され、撮像素子３３を撮像素子保持部材５１０に押し付ける。

以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ４１０は、付勢部材４４０と弾性部材４５０とで挟み込まれて振動自在に支持される。光学ローパスフィルタ４１０の支持位置（支持部位）は、光学ローパスフィルタ４１０の振動の節部近傍であることが望ましい。なお、節部とは振幅がほぼ零となる位置のことをいう。

次に、図６を用いて付勢部材４４０の形状について説明する。図６は、付勢部材４４０の斜視図である。付勢部材４４０は、薄板のステンレス材を打ち抜き、折り曲げて成形されるものであり、全体で板バネとしての性質を有する。そして、光学ローパスフィルタ４１０に貼り付けられた遮光マスク４８０および導電性両面テープ４９０の表面に対し、４箇所で当接するように接触点４４０ａがそれぞれ窪ませて形成され、爪部４４０ｃで光学ローパスフィルタ保持部材４２０に係止される。これにより、光学ローパスフィルタ４１０および遮光マスク４８０、導電性両面テープ４９０を撮像素子３３側へ付勢する。つまり、付勢部材４４０は、４箇所の接触点４４０ａのみで光学ローパスフィルタ４１０を被写体側から支えていることになる。なお、４４０ｂは、光学ローパスフィルタ４１０の表面をカメラ本体１のグランド（０［Ｖ］）に接続するための接地部である。

図７は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。ただし、撮像素子保持部材５１０は省略してある。マスク５２０の撮影者側の面は撮像素子３３と当接し、被写体側の面は光学ローパスフィルタ保持部材４２０と当接する。マスク５２０の撮影者側および被写体側にはそれぞれ両面テープが用いられている。光学ローパスフィルタ保持部材４２０は、マスク５２０の両面テープにより、撮像素子３３に密閉固定保持される。また、光学部材４６０は、光学ローパスフィルタ保持部材４２０の所定の保持部に、外周部において接着されて保持される。これにより、光学ローパスフィルタ保持部材４２０と撮像素子３３とマスク５２０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。

一方、弾性部材４５０の撮像素子３３側の面は光学ローパスフィルタ保持部材４２０と当接し、被写体側の面は光学ローパスフィルタ４１０と当接する。光学ローパスフィルタ４１０は付勢部材４４０の弾性により撮像素子３３側へと付勢されているので、弾性部材４５０は変形し、光学ローパスフィルタ４１０および光学ローパスフィルタ保持部材４２０に対して隙間無く密着する。弾性部材４５０は、光学ローパスフィルタ４１０に対して接触点４４０ａに対向する位置を含むように、光学ローパスフィルタ４１０に接する。

これにより、光学ローパスフィルタ４１０と光学ローパスフィルタ保持部材４２０と弾性部材４５０と光学部材４６０とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。また、付勢部材４４０の負勢力を効率的に受けることができる。

なお、弾性部材４５０の断面形状は略円形として説明したが、例えば三角形のようにしてその頂点で光学ローパスフィルタ４１０と接触するようにすれば、接触する面積を少なくできるので、より振動を阻害しない構成とすることができる。

図８は、圧電素子４３０の詳細を説明するための図である。圧電素子４３０は、１枚のピエゾ素子である圧電部材と、この上に設けられた２つの電極である、＋相とＧ相から成る。図示するように、圧電素子４３０のＢ面は、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を励起するための＋相と、Ｇ相とに分割されている。また、圧電素子４３０のＣ面は、不図示の導電材等により電気的に接続されてＢ面のＧ相と同電位に保たれている。Ｂ面には圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０が接着等により固着され、＋相に所定の電圧を印加できるようになっている。そして、Ｃ面側で光学ローパスフィルタ４１０に対して接着等により固着され、圧電素子４３０の伸縮が光学ローパスフィルタ４１０に伝わって光軸方向の振動が発生するように構成されている。具体的な振動の様子は後述する。

図９は、遮光マスク４８０と導電性両面テープ４９０が光学ローパスフィルタ４１０に貼り付けられた様子を示す図である。図９において点線で示しているのは、遮光マスク４８０を光学ローパスフィルタ４１０に貼り付けるための、粘着部材４８０ａが配設される範囲である。また、図９においてＤで示す４箇所の斜線部は、付勢部材４４０の接触点４４０ａが当接する箇所である。従って、接触点４４０ａは、その１点が導電性両面テープ４９０に接触し、残り３点が直下の裏面に粘着部材４８０ａが存在する遮光マスク４８０に接触する。このように構成することにより、付勢部材４４０と光学ローパスフィルタ４１０が直接触れることがなくなる。

これにより、光学ローパスフィルタ４１０が振動しても、異音の発生や光学ローパスフィルタの削れ等を防ぐことができる。また、遮光マスク４８０を配置したことで、付勢部材４４０やカメラ内部で反射した光線が撮像素子３３に入射する事を防ぎ、良好な画像を得ることができる。さらに、光学ローパスフィルタ４１０の表面は導電性両面テープ４９０を介して、付勢部材４４０によってカメラ本体１のグランドに接地されているので、静電気によって塵埃等が光学ローパスフィルタ４１０に付着するのを防ぐことができる。なお、本実施の形態では導電性両面テープを用いているが、遮光マスク４８０および粘着部材４８０ａに導電性のものを用いることによって、光学ローパスフィルタ４１０の表面をグランドに落とす構成としても良い。また、すべての接触点４４０ａが、直下に粘着部材４８０ａが存在する位置で遮光マスク４８０に接触するようにしても、同様の効果が得られる。

図１０は、図９における矢印Ｅの方向から光学ローパスフィルタ４１０等を見た場合の構成を示す図である。光学ローパスフィルタ４１０と遮光マスク４８０の間に粘着部材４８０ａが配置されることにより、光学ローパスフィルタ４１０と遮光マスクは直接接触しない構成となっている。粘着部材４８０ａの厚みｔは、後述するように、光学ローパスフィルタ４１０を振動させた際に生じる振幅より大きくなるように設定されている。このような構成にすることで、光学ローパスフィルタ４１０が振動しても、遮光マスク４８０に直接接触することがないので、振動を阻害することがなく、異物除去能力を落とすことがない。粘着部材４８０ａとしては、厚みがｔとなる両面テープを用いることもできるし、層の厚みがｔとなるように塗布して接着剤を用いることもできる。

次に、図１１を参照して、光学ローパスフィルタ４１０の異物を除去する動作としての振動の様子について説明する。図１１は、撮像ユニット４００のうち光学ローパスフィルタ４１０、およびこれに接着されて一体に設けられた圧電素子４３０のみを取り出して示した側面図である。図１１は、圧電素子４３０に駆動電圧を印加した際の光学ローパスフィルタ４１０および圧電素子４３０の状態変化（振動形状）を表わしている。

圧電素子用フレキシブルプリント基板４７０を通じて圧電素子４３０の＋相に正の電圧を印加しとしたとする（Ｇ相はグランド）。このとき、圧電素子４３０は面方向に伸びて、厚み方向に縮む。すると、圧電素子４３０と接着された光学ローパスフィルタ４１０は、接着面が拡大する方向に力を受ける。このような力を受けると、光学ローパスフィルタ４１０を断面方向から見た場合、圧電素子４３０側の面が伸びる方向に変形し、対向面が縮む方向に変形するので、圧電素子４３０を頂点に乗せた凸形状となる。この変形が連鎖して、光学ローパスフィルタ４１０を断面方向から見ると、凹凸形状が連続した屈曲変形が生じる。すなわち、＋相に正の電圧が印加されると、光学ローパスフィルタ４１０には図１１の実線で示すような屈曲変形が生じる。

同様に、＋相に負の電圧を印加したとき（Ｇ相はグランド）、圧電素子４３０は面方向に縮み、厚み方向に伸びる。すると、圧電素子４３０と接着された光学ローパスフィルタ４１０は、接着面が収縮する方向に力を受ける。このような力を受けると、光学ローパスフィルタ４１０を断面方向から見た場合、圧電素子４３０側の面が縮む方向に変形し、対向面が伸びる方向に変形するので、圧電素子４３０を内側に抱え込んだ凹形状となる。すなわち、＋相に正の電圧を印加したときとは逆向きの変形を生じ、光学ローパスフィルタ４１０には、図１１の破線に示すような屈曲変形が生じる。

したがって、Ｇ相をグランドに保ったまま、＋相に正の電圧を印加する状態と、負の電圧を印加する状態とを、交互に周期的に切り替えると定在波振動が生じることになる。つまり、圧電部材４３０ａの作用により、図１１の実線の状態と破線の状態を交互に繰り返す、周期的な振動を生じることになる。この周期的な電圧の周波数は、光学ローパスフィルタ４１０の固有モードの共振周波数近傍とすることで、小さな印加電圧でも大きな振幅を得ることができ効率がよい。また、光学ローパスフィルタ４１０の共振周波数は複数存在し、各々の共振周波数で電圧を印加すると各々異なる次数の振動モードで振動させることができる。図１１では、腹が７つ生じる７次振動モードと、８つ生じる８次振動モードを示している。

光学ローパスフィルタ４１０に生じる振動は、最大振幅がおよそ数μｍ程度である。これに対して図８で示した、遮光マスク４８０の粘着部材４８０ａの厚みｔは数十μｍに設定されており、光学ローパスフィルタ４８０が振動しても、遮光マスク４８０に接触することはない。

ここで、図１１に示すように、定在波振動では振動の節部（ｆ１、ｆ２、・・・、ｇ１、ｇ２、・・・）と腹部とが交互に生じる。振動の節部とは振幅がほぼ零となる位置であり、振動の腹部とは隣り合う節部間において振幅が最大となる位置である。光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等をふるい落とすには、付着力以上の力が塵埃等を引き剥がす方向に働くような加速度を生じさせなければならない。加速度は光学ローパスフィルタ４１０に生じる振動の周波数と振幅によって決定される。ところが、振動の節部では振幅がほぼ零であることから発生する加速度もほぼ零であり、付着力に抗して塵埃等をふるい落とすことができない。そのため、１つの振動モードだけで光学ローパスフィルタ４１０を振動させると、振動の節部上に塵埃等が残ってしまう。

この点を改善するため、ある振動モードで光学ローパスフィルタ４１０を振動させた後、もう１つ別の振動モードで光学ローパスフィルタ４１０を振動させるように圧電素子４３０を制御する。これにより、最初の振動モードで残った塵埃等を、その後の別の振動モードで除去することができる。この場合に、ある振動モードでの節部ともう１つ別の振動モードでの節部とが重なってしまうと、その重なった節部の塵埃等が除去できないため、節部は重ならないようにしなければならない。したがって、使用する振動モードの組合せは偶数節（奇数次）および奇数節（偶数次）であることが望ましい。本実施の形態では、７次振動モード（８節）および８次振動モード（９節）を組み合わせて使用している。

なお、光学ローパスフィルタ４１０の共振周波数は、光学ローパスフィルタ４１０の形状、板厚、材質等により異なるが、不快な音の発生を抑えるべく、可聴域外となるような共振周波数を選ぶことが好ましい。本実施の形態では７次振動モードおよび８次振動モードで振動を発生させる例を説明したが、これに限らず、他の次数の振動モードで振動を発生させるようにしても良いし、３種類以上の振動モードを用いても良い。

一般的に、振動している物体に物が当接すると振動が減衰してしまうが、振幅がほぼ零である振動の節部に物が当接する場合は、振動の減衰は緩和される。そこで、図９においてＤで示される付勢部材４４０の接触点４４０ａが当接する４ヶ所は、振動の節部近傍に定められる。節部だけでなく、節部近傍も振幅が小さいことから、光学ローパスフィルタ４１０の振動の減衰は緩和される。これにより、光学ローパスフィルタ４１０の異物除去能力を落とさずに、光学ローパスフィルタ４１０を支持することができる。

次に、図１２を参照して、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作について説明する。ステップＳ１で、メインスイッチ４３により電源がＯＮされたか否かを判定する。電源がＯＮされると、ステップＳ２で、カメラシステムを起動させるための処理を行い、電力供給回路１１０を制御して各回路へ電力を供給し、システムを初期設定し、カメラとして撮影動作可能にするためのカメラシステムＯＮ動作を行う。

次に、ステップＳ３で、撮影者によりクリーニング指示操作部材４４が操作されたか否かを判定し、操作されている場合はステップＳ４に進み、操作されていない場合はステップＳ５へ進む。なお、本実施の形態ではクリーニング指示操作部材４４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、クリーニングモードへの移行を指示するための操作部材は、機械的なボタンに限らず、カラー液晶モニタ１９に表示されたメニューから、カーソルキーや指示ボタン等を用いて指示するものであっても良い。

ステップＳ４では、クリーニングモード開始の指令を受けて、カメラ本体１をクリーニングモードの状態に移行させる。まず電力供給回路１１０は、クリーニングモードに必要な電力をカメラ本体１の各部へ供給する。また、これに並行して電源４２の電池残量を検出して、その結果をＭＰＵ１００へ送信する。ＭＰＵ１００は、クリーニングモード開始の信号を受け取ると、圧電素子駆動回路１１１に駆動指示を送る。圧電素子駆動回路１１１は、ＭＰＵ１００より駆動指示を受け取ると、光学ローパスフィルタ４１０の定在波振動を励起する周期電圧を生成し、圧電素子４３０に印加する。圧電素子４３０は、上述のように、印加される電圧に応じて伸縮し、光学ローパスフィルタ４１０に定在波振動を発生させる。クリーニングモードが終了するとステップＳ５に進む。

ステップＳ５で、スイッチＳＷ１（７ａ）、スイッチＳＷ２（７ｂ）、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、他のスイッチ等の信号を受け、カメラ動作を行う。カメラ動作は、一般的に知られるカメラの撮影／設定等を行うモードで、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、ステップＳ６で、カメラが待機状態においてメインスイッチ４３にて電源がＯＦＦされたか否かを判定し、ＯＦＦされるとステップＳ７に進み、ＯＦＦされていなければステップＳ３に戻る。

ステップＳ７では、ステップＳ４と同様のクリーニングモードを実行後、ステップＳ８に進む。ここで、ステップＳ７におけるクリーニングモードでは、カメラの消費電力、動作時間等を考慮して、圧電素子４３０の駆動周波数、駆動時間、制御法等のパラメータをステップＳ４と異ならしめても良いことは言うまでも無い。

ステップＳ８では、ＭＰＵ１００の制御により各回路を終了させるための制御を行い、必要な情報等をＥＥＰＲＯＭ１００ａに格納し、電力供給回路１１０を制御して各回路への電源供給を遮断する電源ＯＦＦ動作を行う。

以上述べたように、撮影者が意図した任意のタイミングだけではなく、電源をＯＦＦするとクリーニングモードが実行される。すなわち、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物を除去する動作を行ってから、カメラシステムＯＦＦ動作を行うようにしている。

ここで、光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した異物には様々なものが存在するが、一般的に異物が付着した状態で長期間放置すると、クリーニングモードで振動をかけても除去しにくいことが実験的に解明した。これは、環境（温度や湿度）の変化で結露することにより液架橋力等の付着力が増大したり、環境の変化で塵埃が膨潤、乾燥を繰り返すことにより粘着したりすることによるものと考えられる。また、ゴム等の弾性材では、自身に含まれる油脂等が時間と共にブリードして粘着する。そのため、電源ＯＦＦ操作のタイミングでクリーニングモードを実行することが、異物を除去しにくい状態になっている可能性の高い長期間未使用状態後の電源ＯＮ操作のタイミングで行うよりも、より効率的・効果的である。

また、本実施の形態では、メインスイッチ４３による電源ＯＦＦ操作時について述べたが、電源ＯＮ状態での所定時間経過後に電源ＯＦＦ時と同様のカメラシステムＯＦＦ動作を実行するようにしても良い。この場合も、事前にクリーニングモードを行うようにすれば同様の効果が得られることは言うまでも無い。

（第２の実施の形態）
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、第１の実施の形態と、粘着部材４８０ａを用いて遮光マスク４８０を光学ローパスフィルタ４１０に貼り付ける構成が異なる。その他の構成は同様であるので、その説明を省略する。

図１３は、本実施の形態において、遮光マスク４８０を光学ローパスフィルタ４１０に貼り付けた構成を説明するための図である。

図１３（ａ）において、網掛け部で示されている範囲に粘着部材４８０ａが配設される。図１３（ｂ）は、７次振動モードにおける光学ローパスフィルタ４１０の振動形状をあらわしている。図から明らかなように、本実施の形態では、粘着部材４８０ａを光学ローパスフィルタ４１０の７次振動モードの節の位置に一致するように配設している。この様に構成にすることで、粘着部材４８０ａにより光学ローパスフィルタ４１０の振動を減衰させてしまうことを防いでいる。また、本実施の形態では、遮光マスク４８０および粘着部材４８０ａに導電性の部材を用いているため、導電性両面テープ４９０を使用せずに光学ローパスフィルタ４１０の表面を、カメラ本体１のグランドに接地することができる。

図１１から明らかなように、本実施の形態における粘着部材４８０ａの配置されている箇所は、７次モードの節の中でも、光学ローパスフィルタ４１０の端面に近い物を選んでいるため、８次振動モードにおいても節の近傍となる。このため、７次および８次振動モードを組み合わせて使用した場合でも、粘着部材４８０ａが光学部材４１０の振動に与える影響を小さくすることができる。

３つ以上の振動モードを使用する場合にも、同様に光学ローパスフィルタ４１０の端面付近の節に合わせて粘着部材４８０ａを配置することで同様の効果を得ることができる。

以上説明してきたように、光学ローパスフィルタ４１０と付勢部材４４０の間に遮光マスク４８０を配置することにより、光学ローパスフィルタを振動させても、異音の発生や光学ローパスフィルタ４１０の削れを防ぐことができる。また、付勢部材４４０や、その他カメラ内部の部材で反射した光が撮像素子３３に入射して、撮影画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。さらに、粘着部材４８０ａを配設する位置を適切に選択したことにより、効率の良い振動を得ることができる。

なお、本発明でいう光学部材は光学ローパスフィルタに限定されるものではない。例えば、いずれの実施の形態も水晶複屈折板に定在波振動を励起する構成としたが、複屈折板の材質は水晶ではなくニオブ酸リチウムを用いてもよい。また、複屈折板と位相板と赤外吸収フィルタの貼り合わせによって構成される光学ローパスフィルタや、赤外吸収フィルタ単体に定在波振動を励起する構成にしても良い。

本発明の実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの正面側斜視図である。 本発明の実施の形態に係るデジタル一眼レフカメラの背面側斜視図である。 撮像ユニット４００まわり保持構造を示すためのカメラ内部の概略構成を示す分解斜視図である。 撮像ユニット４００の構成を示す分解斜視図である。 付勢部材４４０の斜視図である。 図４におけるＡ−Ａ線断面図である。 圧電素子４３０の詳細を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る光学ローパスフィルタ４１０に遮光マスク４８０を貼り付けた構成を示す図である。 遮光マスク４８０上に設けられた粘着部材４８０ａの厚さを示す図である。 光学ローパスフィルタ４１０および圧電素子４３０の振動形状を示す側面図である。 光学ローパスフィルタ４１０の表面に付着した塵埃等の異物を除去する動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態に係る光学ローパスフィルタ４１０に遮光マスク４８０を貼り付けた構成を示す図である。

符号の説明

４００ 撮像ユニット
４１０ 光学ローパスフィルタ
４２０ 光学ローパスフィルタ保持部材
４３０ 圧電素子
４４０ 付勢部材
４８０ 遮光マスク
４８０ａ 粘着部材

Claims (5)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子の前方に配置された光学部材と、
   前記光学部材を振動させる加振手段と、
   粘着部材によって前記光学部材に固定される遮光部材と、
   前記光学部材に直接接触することなく、前記遮光部材に接触して、前記光学部材および前記遮光部材を前記撮像素子の方向に付勢する付勢部材とを有し、
   前記遮光部材の前記付勢部材が接触する箇所の裏面に、前記粘着部材を配置することを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学部材の表面には導電性のコーティングが施されるとともに、前記光学部材の前記表面に貼着される導電性部材を有し、
   前記付勢部材は、前記撮像装置の接地電位となる部分に接続されるとともに、前記光学部材に直接接触することなく、前記導電性部材に接触して、前記光学部材および前記導電性部材を前記撮像素子の方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学部材を保持する保持部材と、前記光学部材と前記保持部材との間に配置される弾性部材とを有し、
   前記付勢部材が前記光学部材および前記遮光部材を付勢する方向にて、前記弾性部材と前記光学部材との接触部分が、前記遮光部材と前記付勢部材との接触箇所を含むように、前記弾性部材を配置することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記粘着部材が配置される箇所は、前記加振手段により前記光学部材に定在波振動を発生させたときに生じる節部であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記光学部材は、光学ローパスフィルタであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
   

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